Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

seiner Flugbahn abgelenkt. Das entspricht etwa dem Versuch der Polizei, die Geschwindigkeit zu bestimmen, in dem sie eine Mauer auf die Strasse stellt und die Bremsspuren analysiert. Desto präziser man seinen Impuls messen will, desto intensiver müssen das Feld oder die Lichtschranke und damit einhergehend die Eingriffe in das System sein. Somit kennt man zwar den Impuls ziemlich genau, was mit einem starken Einfluss auf das Teilchen verbunden war, wodurch man jetzt nicht mehr weiss, wo sich das Teilchen befindet. Könnte man den Impuls unendlich präzis bestimmen, wäre der Aufenthaltsort entsprechend unendlich unscharf und man könnte rein gar nichts mehr über den Aufenthaltsort aussagen. Eine weitere Ursache für die Unschärferelation beruht auf dem Wellen-Teilchen-Dualismus, der Erkenntnis, dass jedes Teilchen auch eine Wellennatur hat. Desto grösser die maximale Auslenkung dieser Materiewelle ist, desto grösser wird auch der mögliche Aufenthaltsbereich, in dem sich das Teilchen befinden kann.
    Die Heisenbergsche Unschärferelation führt die Wahrscheinlichkeit und damit einen ersten Ansatz von Zufall als fundamentales Prinzip der Quantenphysik ein. Sie zerstört damit die uns vertraute Vorstellung einer berechenbaren Welt. In der klassischen Physik konnte die Entwicklung jedes in sich geschlossenen Systems prinzipiell für alle Zeiten vorherberechnet werden. In der Quantenphysik ist aber der Ausgang jedes kleinsten Experimentes immer mit einer Unbestimmtheit verbunden. Demnach ist es unmöglich, die zeitliche Entwicklung eines Quantensystems exakt vorherzusagen. Eine Prognose ist nur auf Grund von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen möglich. Ähnlich, wie Sie den Ausgang eines Pokerspiels nicht im Voraus mit absoluter Sicherheit wissen können, ohne dem Glück etwas auf die Sprünge zu helfen. Sie können aber die Wahrscheinlichkeit bestimmen, mit der Sie das Spiel aufgrund der Ihnen bekannten Karten gewinnen.
    Vorerst offen bleibt die Frage, ob quantenmechanische Systeme tatsächlich vom Zufall gesteuert sind oder ob ihr Verhalten auf unsere Unkenntnis zurückzuführen ist. Möglicherweise existieren verborgene Variablen, die uns überhaupt nicht oder noch nicht zugänglich sind. Das könnten beispielsweise zusätzliche Dimensionen sein, aus denen sich das Verhalten der Teilchen ableiten liesse. Ohne die vierdimensionale Raumzeit der Relativitätstheorie könnten zahlreiche Phänomene in der Hochenergiephysik, zum Beispiel in Teilchenbeschleuniger-Experimenten, auch nicht erklärt werden.
    Die Zufälligkeit von quantenmechanischen Vorgängen hat weitreichende Folgen. Sitzen Sie gerade auf einer bequemen Couch und lesen dieses Buch, fühlen Sie sich wahrscheinlich relativ sicher, was die Beständigkeit Ihrer Sitzunterlage betrifft. Wahrscheinlich werden Sie bisher nie auf die Idee gekommen sein, das Wohlwollen Ihres Sofas zu hinterfragen. Das ist allerdings ein kapitaler Trugschluss. Zumindest in der Welt der Quanten. Ihre Couch ist nämlich nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit stabil. Natürlich ist es sehr unwahrscheinlich, dass Ihr vertrauter Sitzplatz spontan verschwindet oder eine äusserst obskure Form annimmt. Aber es ist physikalisch durchaus möglich. Erinnern Sie sich daran, dass jede Materie aus Atomen besteht und diese Atome wiederum aus Elementarteilchen wie Elektronen, Neutronen und Protonen. Diese Teilchen befinden sich nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit beständig unter Ihrem Allerwertesten. Kein Mensch kann aber präzis voraussagen, wo sich diese Quanten in der nächsten Sekunde, Minute oder im nächsten Schaltjahr befinden werden. Wir sind uns eine gewisse Konsistenz im Alltag gewohnt und wären wohl stark verunsichert, wenn ein Stuhl im Wohnzimmer Kapriolen schlagen oder der Fernseher davon laufen würde (was man angesichts gewisser Sendungen durchaus nachvollziehen könnte). Das alles sind aber Phänomene, die quantenmechanisch zumindest denkbar sind, wenn auch die Wahrscheinlichkeit dazu sehr klein ist. Die Konsistenz des Alltags ist kein Naturgesetz und kein fundamentales Prinzip. Die Couch bleibt nicht unter Ihnen sitzen, weil sie nicht anders kann, sondern weil es sehr unwahrscheinlich ist, dass alle Teilchen gleichzeitig eine sehr unwahrscheinliche Bahn einschlagen. Dass die Quantenphänomene den Weg in unseren Alltag bisher nicht fanden, liegt mitunter daran, dass alltägliche Objekte aus einigen Milliarden Teilchen bestehen. Entsprechend klein ist die Chance, dass ein